CN205138471U - 一种基于北斗双频测量的铁路路基沉降实时监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及铁路安全监测领域，具体涉及一种基于北斗双频测量的铁路路基沉降实时监测系统，包括若干个集成数据采集终端、ZIGBEE无线传输子系统、中心处理服务器和车站监控中心；所述集成数据采集终端包括抗多径效应北斗接收天线、北斗双频接收机、嵌入式处理器、ZIGBEE通信模块和太阳能供电装置；所述中心处理服务器通过有线网络或者无线网络与车站监控中心连接。该系统可以实时对铁路路基沉降形变进行监测，车站监控中心通过分析历史监测数据，得出铁路路基的沉降形变变化趋势，提前处置以解除危险。

Description

一种基于北斗双频测量的铁路路基沉降实时监测系统

技术领域

本实用新型涉及铁路安全监测领域，具体涉及一种基于北斗双频测量的铁路路基沉降实时监测系统。

背景技术

高铁是建设在复杂地质环境条件下的高速度列车，地质环境对其有重要影响。由于我国幅员辽阔，地层、土质、水文、地貌等环境多变，造成高铁建设中需要根据当地的地质情况分析和解决各种工程和维护中的实际问题。高铁关系到人民群众的生命和财产安全，为保证高铁的安全运行，需对铁路路基沉降形变进行实时监控和及时维护。

对于铁路路基沉降形变监测，传统的监测方法有位移传感器、加速度计、倾斜传感器、激光干涉仪、全站仪、精密水准仪等。这些方法都有一定的成效但也存在许多不足之处。如，位移传感器必须与测点相接触、对于横向位移测量较困难；加速度计对缓慢的位移以及大风影响下的大位移无法测量；倾斜传感器必须与其他方法配合使用；激光干涉仪在夜间和恶劣天气条件下都不可测量、观测距离短；全站仪监测测点不同步、大位移时不可测、不能进行长基线的测量、观测受天气、环境影响较严重；精密水准仪受气候的影响较严重、采样率很难达到动态测量的要求；除此之外，以上监测方法都存在着各测点之间很难做到时间同步的问题，从而给后续铁路路基特性的分析带来困难。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种可以实时对铁路路基沉降形变进行监测，车站监控中心通过分析历史监测数据，得出铁路路基的沉降形变变化趋势，提前处置以解除危险的基于北斗双频测量的铁路路基沉降实时监测系统。

本实用新型的技术方案是：

一种基于北斗双频测量的铁路路基沉降实时监测系统，包括若干个集成数据采集终端、ZIGBEE无线传输子系统、中心处理服务器和车站监控中心，所述集成数据采集终端沿铁路沿线布设在铁路路基之上，所述中心处理服务器根据ZIGBEE组网的要求选择地点架设；所述集成数据采集终端包括抗多径效应北斗接收天线、北斗双频接收机、嵌入式处理器、ZIGBEE通信模块和太阳能供电装置，所述抗多径效应北斗接收天线位于北斗双频接收机上，所述北斗双频接收机通过异步串口与嵌入式处理器连接，所述嵌入式处理器通过ZIGBEE无线传输子系统与中心处理服务器通信；所述ZIGBEE无线传输子系统包括发送信号的ZIGBEE通信模块和对信号进行接收、发送处理的ZIGBEE基站；所述中心处理服务器通过有线网络或者无线网络与车站监控中心连接。

进一步地，所述北斗双频接收机采用北斗卫星导航定位系统的B1I和B2I两个频点进行双频差分定位，采用载波相位测量算法进行解算。

进一步地，所述ZIGBEE通信模块采用2.4GHZ频点。

进一步地，所述太阳能供电装置包括太阳能电池板和蓄电池。

进一步地，所述中心处理服务器包括数据处理单元和数据分析单元。

本实用新型的积极有益效果是：

1.本实用新型采用的北斗双频接收机采用北斗卫星导航定位系统的B1I和B2I两个频点进行双频差分定位，具有精度高、功耗低、成本低的特点。

2.采用太阳能供电装置，无需再对集成数据采集终端单独布线，降低了成本、节约了资源。

3.基于2.4GHZ频点的ZIGBEE通信系统具有相对较高的速率、低功耗、支持大量网络节点、安全可靠、低成本的特点。

4.该实用新型采用的定位方式为局域载波相位差分定位，不需要建设基准站，大大降低了系统的建设成本。

5.本实用新型可以实时的对铁路路基沉降形变进行监测，及时根据设定的参数进行报警，以确保铁路运营的安全。车站监控中心可以通过分析历史监测数据，得出铁路路基的沉降形变变化趋势，预测危险发生的时间，提前进行处置以解除危险。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构框图；

图2为本实用新型的集成数据采集终端结构框图。

具体实施方式

参见图1和图2所示，一种基于北斗双频测量的铁路路基沉降实时监测系统，包括若干个集成数据采集终端、ZIGBEE无线传输子系统、中心处理服务器和车站监控中心，所述集成数据采集终端沿铁路沿线布设在铁路路基之上，所述中心处理服务器根据ZIGBEE组网的要求选择地点架设；所述集成数据采集终端包括抗多径效应北斗接收天线、北斗双频接收机、嵌入式处理器、ZIGBEE通信模块和太阳能供电装置，所述抗多径效应北斗接收天线位于北斗双频接收机上，所述北斗双频接收机通过异步串口与嵌入式处理器连接，所述嵌入式处理器通过ZIGBEE无线传输子系统与中心处理服务器通信；所述ZIGBEE无线传输子系统包括发送信号的ZIGBEE通信模块和对信号进行接收、发送处理的ZIGBEE基站；所述中心处理服务器通过有线网络或者无线网络与车站监控中心连接。

所述北斗双频接收机采用北斗卫星导航定位系统的B1I和B2I两个频点进行双频差分定位，采用载波相位测量算法进行解算。本系统采用局域载波相位差分定位，不需要建设基准站，大大降低了系统的建设成本。

所述ZIGBEE通信模块采用2.4GHZ频点，具有相对较高的速率、低功耗、支持大量网络节点、安全可靠、低成本的特点。相对于3G网络传输具有后期使用成本低、不依赖第三方网络、可靠性高和功耗低的特点。

所述太阳能供电装置包括太阳能电池板和蓄电池，无需对集成数据采集终端单独布线，依靠北斗双频接收机和ZIGBEE无线传输子系统的低功耗特性，太阳能供电装置可采用低电压输出供电。

所述中心处理服务器包括数据处理单元和数据分析单元；所述数据处理单元处理数据的流程包括自动完成数据格式转换、清理、数据解算、输出、精度评定等，数据处理采用专用高精度形变监测软件进行；所述数据分析单元分析数据的流程包括自动进行形变参数精度分析、灵敏度分析、形变量时序、频谱分析、形变直观图输出、显示等。

工作时，北斗双频接收机对被监测点进行高精度定位，定位信息、伪距、载波相位和广播星历等相关数据报文信息经异步串口（UART口）发送到嵌入式处理器；嵌入式处理器对所有的报文进行解析，从得到的报文中取得有用数据并进行相应的预处理，以减轻对无线传输网络的开销负担；ZIGBEE通信模块通过ZIGBEE天线将数据信息发送到ZIGBEE基站，ZIGBEE基站对数据信息处理后传送到中心处理服务器；中心处理服务器对各监测点的数据进行处理与分析，取得各监测点间相对的形变数据，得出铁路路基沉降形变的数据，并同各监测点的原始数据一同传递到车间监控中心，车站监控中心可以实时得到铁路路基沉降形变的信息及各监测点的各种状态信息，并及时预警和报警。铁路相关部门根据预警和报警信息，对路基的异常提前进行处理，以预防事故的发生。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本实用新型构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (5)

1.一种基于北斗双频测量的铁路路基沉降实时监测系统，其特征在于：包括若干个集成数据采集终端、ZIGBEE无线传输子系统、中心处理服务器和车站监控中心，所述集成数据采集终端沿铁路沿线布设在铁路路基之上，所述中心处理服务器根据ZIGBEE组网的要求选择地点架设；所述集成数据采集终端包括抗多径效应北斗接收天线、北斗双频接收机、嵌入式处理器、ZIGBEE通信模块和太阳能供电装置，所述抗多径效应北斗接收天线位于北斗双频接收机上，所述北斗双频接收机通过异步串口与嵌入式处理器连接，所述嵌入式处理器通过ZIGBEE无线传输子系统与中心处理服务器通信；所述ZIGBEE无线传输子系统包括发送信号的ZIGBEE通信模块和对信号进行接收、发送处理的ZIGBEE基站；所述中心处理服务器通过有线网络或者无线网络与车站监控中心连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗双频测量的铁路路基沉降实时监测系统，其特征在于：所述北斗双频接收机采用北斗卫星导航定位系统的B1I和B2I两个频点进行双频差分定位，采用载波相位测量算法进行解算。

3.根据权利要求1所述的一种基于北斗双频测量的铁路路基沉降实时监测系统，其特征在于：所述ZIGBEE通信模块采用2.4GHZ频点。

4.根据权利要求1所述的一种基于北斗双频测量的铁路路基沉降实时监测系统，其特征在于：所述太阳能供电装置包括太阳能电池板和蓄电池。

5.根据权利要求1所述的一种基于北斗双频测量的铁路路基沉降实时监测系统，其特征在于：所述中心处理服务器包括数据处理单元和数据分析单元。